發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 15:45

　　 煤作為我國(guó)儲(chǔ)量最豐富的化石能源,在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍占主導(dǎo)地位。新發(fā)現(xiàn)的準(zhǔn)東煤田資源儲(chǔ)量豐富,易于開采,燃燒特性好。但是由于其堿金屬含量較高,在現(xiàn)役鍋爐燃用過(guò)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的受熱面沾污等問題,機(jī)組不能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。目前最好的機(jī)組也只能做到滿負(fù)荷時(shí)80%的高堿煤摻燒比例,建設(shè)的是坑口電廠卻被迫遠(yuǎn)距離外運(yùn)其它煤種來(lái)?yè)綗�。所以開發(fā)設(shè)計(jì)能全負(fù)荷就地全燒高堿煤的爐型才是最有效的利用方式。本文作為國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容之一,對(duì)課題組針對(duì)示范工程提出的600MW超臨界對(duì)沖燃燒全燒準(zhǔn)東高堿煤鍋爐的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)值模擬預(yù)測(cè),以優(yōu)化燃燒器的運(yùn)行參數(shù)和爐膛關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),為最終設(shè)計(jì)方案的確定提供參考。首先,分析了準(zhǔn)東煤的煤質(zhì)特性、現(xiàn)役鍋爐燃用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問題及常用的解決辦法,分析了開發(fā)設(shè)計(jì)能滿負(fù)荷全燒準(zhǔn)東高堿煤的意義,并提出了“全燒”對(duì)于對(duì)沖燃燒鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。其次,對(duì)示范工程鍋爐擬采用的單只燃燒器的燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,討論了不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)其流動(dòng)、燃燒過(guò)程的影響,包括溫度場(chǎng)及火焰形狀、回流區(qū)的大小及回流質(zhì)量、“風(fēng)包火”的燃燒狀態(tài)及還原區(qū)內(nèi)的氣相組分變化及揮發(fā)份析出及焦炭燃盡過(guò)程等。為了盡可能防止全燒準(zhǔn)東高堿煤時(shí)的近壁區(qū)結(jié)焦問題,通過(guò)分析得出了推薦的參數(shù)設(shè)計(jì),分別為一次風(fēng)速15m/s,外二次風(fēng)速軸向速度25m/s,切向速度4.5m/s,中心風(fēng)速5m/s。最后,對(duì)示范工程鍋爐爐膛在不同的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)下的燃燒特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。利用ANSYS FLUENT平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了鍋爐結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì),在變結(jié)構(gòu)模擬時(shí)無(wú)須重新劃分網(wǎng)格,而是直接調(diào)整這些已定義好的結(jié)構(gòu)參數(shù)即可;重點(diǎn)模擬了不同的燃盡高度、燃盡風(fēng)噴口位置、燃盡風(fēng)率對(duì)爐內(nèi)燃燒過(guò)程及污染物生成的影響;模擬結(jié)果認(rèn)為燃盡高度27米有利于全燒高堿煤目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),主燃區(qū)上方8米開設(shè)燃盡風(fēng)較為合適。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM621.2;X773
【部分圖文】：

第１章緒論??題背景及研究的目的和意義??是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的源動(dòng)力，直接關(guān)系到國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展和核心競(jìng)爭(zhēng)??國(guó)現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭是中國(guó)基本能源和重要的化工原料。中國(guó)??數(shù)據(jù)顯示，２０１５年中國(guó)煤炭產(chǎn)量占能源總產(chǎn)量的７２．１°／。，而煤炭消耗??費(fèi)總量的６４％ｍ。雖然中國(guó)正在不斷優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，增加天然氣，??風(fēng)能等可再生能源的能源消費(fèi)份額，但煤炭在未來(lái)一段時(shí)期仍將主導(dǎo)??源生產(chǎn)和消費(fèi)。據(jù)估計(jì)，到２０３５年，中國(guó)的煤炭消費(fèi)量仍將占一次能??量的５０％以上ｔ２】。在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭將長(zhǎng)期處于主導(dǎo)能源??。??來(lái)，我國(guó)新疆地區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了伊犁煤田、庫(kù)拜煤田、準(zhǔn)東煤田和吐哈??煤［ｍ５！。其中，準(zhǔn)東煤田屬大型煤田，是中國(guó)目前規(guī)模最大的整裝準(zhǔn)東煤田位于中國(guó)新疆準(zhǔn)噶爾盆地東部，如圖卜１所示。???——??

、、鍋爐均無(wú)法以準(zhǔn)東煤為單一煤種，必須采用摻燒的方法才能安全燃用。??對(duì)現(xiàn)役鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整或者結(jié)構(gòu)改造能提高一些摻燒比例，如果不加添??加劑的話，不可能實(shí)現(xiàn)全燒或者大比例摻燒。??近一兩年投運(yùn)的專門針對(duì)準(zhǔn)東煤新設(shè)計(jì)的鍋爐，在鍋爐結(jié)構(gòu)上有適當(dāng)?shù)膬?yōu)??化，確實(shí)能改善一些，但實(shí)際準(zhǔn)東煤燃用比例大部分也只能達(dá)到７０％左右的水??平，某３６０ＭＷ機(jī)組大幅增大了爐膛尺寸，增加了吹灰器數(shù)量，可長(zhǎng)期滿負(fù)荷??燃用８０％以上準(zhǔn)東煤。??（２）爐膛至空預(yù)器區(qū)域的所有受熱面均可能發(fā)生結(jié)渣、沾污積灰。實(shí)際運(yùn)??行情況表明，目前鍋爐在準(zhǔn)東煤比例過(guò)高時(shí)均出現(xiàn)爐膛水冷壁、屏區(qū)結(jié)渣（煤??粉爐），以及對(duì)流受熱面沾污積灰（所有類型鍋爐）等現(xiàn)象，吹灰器無(wú)法清除，??砸壞冷灰斗水冷壁及撈渣設(shè)備、除渣系統(tǒng)運(yùn)行困難、影響汽溫、堵塞煙道，嚴(yán)??重時(shí)被迫停爐清渣清灰。??（３）在爐膛、高溫對(duì)流受熱面區(qū)出現(xiàn)高溫腐蝕現(xiàn)象。準(zhǔn)東煤堿金屬含量和??氯（Ｃ１）含量高，部分電廠在大量燃用準(zhǔn)東煤時(shí)還出現(xiàn)水冷壁、過(guò)熱器、再熱??器受熱面腐蝕、氯腐蝕等，導(dǎo)致管壁減薄和爆管。??

層緩緩?fù)�下流的現(xiàn)象。所以在全燒準(zhǔn)東高堿煤的情況下，如何有效防止或者減??輕爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象，對(duì)全燒高堿煤的爐型選取至關(guān)重要。??對(duì)于對(duì)沖燃燒煤粉鍋爐這種爐型來(lái)說(shuō)，爐內(nèi)燃燒過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如著火、??穩(wěn)燃、低污染、燃盡以及水冷壁的結(jié)渣和高溫腐蝕問題十分依賴于燃燒器自身??的結(jié)構(gòu)及工作特性，而不像四角切圓煤粉鍋爐爐內(nèi)燃燒過(guò)程更加依賴于各角各??層燃燒器間的相互配合所形成的總體效果。??故此，燃燒器是對(duì)沖燃燒煤粉鍋爐的核心部件。??由上可知，對(duì)于示范工程全燒高堿煤對(duì)沖燃燒鍋爐，非常有必要研宄這一??核心部件的燃燒過(guò)程。為此，本章將通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)單只燃燒器的燃燒過(guò)??程進(jìn)行分析，并研究不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)其流動(dòng)、燃燒過(guò)程的影響。以進(jìn)一步考查??在何種參數(shù)設(shè)計(jì)情況下，其出口射流的形狀、射程、氣氛等更適合全燒高堿煤??的這一特殊要求。??４．２示范工程旋流燃燒器介紹??４．２．１幾種典型的旋流燃燒器??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2884933